2021 Fiscal Year Research-status Report
Three-dimensional structure and dynamic response of streamers in plasma turbulence
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17K06994
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山田 琢磨 九州大学, 基幹教育院, 教授 (90437773)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 乱流計測 / 非線形結合 / ストリーマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
九州大学の直線プラズマ乱流実験装置（PANTA）において、周方向64チャンネルプローブ（測定半径4 cm、径方向位置1.885 m）などの多チャンネル静電プローブ計測により、メゾスケール構造の一種で径方向輸送を増大するとされるストリーマーや、ストリーマーと対になって現れる径方向に節のある「媒介波」と呼ばれる揺動の三次元構造や、互いの非線形結合を研究している。プラズマ乱流内の非線形結合により生成されるストリーマーやゾーナルフローなどのメゾスケール構造は輸送に大きな影響を与えるため、その構造を解析することは核融合プラズマ研究において非常に重要である。
本研究では従来までの解析手法に加え、ある時刻でのタイムスライスを抜き出してから周方向空間でのバイスペクトル解析を行うことで、今まで分からなかった周方向モード数内でのモード間非線形結合が明らかになり、ストリーマー構造形成に寄与せずに自己収束構造の幅を広げるようなモード間非線形結合が発見された。また、ストリーマー構造の破壊やコントロールを試みるために、エンドプレートにバイアス電圧をかける実験を行い、バイアスによる軸方向の電流増加によってピンチ効果でプラズマが圧縮して媒介波の径方向にある節の位置がプラズマの中心に向かって移動することが観測された。今後、磁気プローブ計測や異なる半径位置での測定なども実行してさらなるストリーマー構造の詳細を明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
ストリーマー構造の解析結果によりストリーマーの詳しい構造やモード間非線形結合、ゾーナルフローとの共存、バイアス実験による構造の破壊が明らかとなり、引き続き更なる解析を続けているが、コロナ禍のために新プローブの発注・設置や実験を行うことが難しくなり、予定より遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
直線プラズマ装置に磁気プローブなどの新プローブを設置、また既存のプローブの測定半径を変更するなどの改良を行うと同時に、状況に応じてプローブに修正を加える。軸方向シアフローがストリーマーに与える影響のほか、ストリーマーの詳細な構造やゾーナルフローとの共存関係を調べる。バイアス実験による動的応答についても研究をさらに発展させる。
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| Causes of Carryover |
乱流の構造形成に軸方向シアフローが与える影響を調査する重要性が高まり、直線プラズマ装置に設置する新プローブの設計の見直しが必要になったが、コロナ禍で新プローブの発注や設置、実験装置を利用した新規実験も難しくなり研究が遅れているため。
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